CMC voor boorvloeistoffen: beheersing van vloeistofverlies en reologie in olie en gas

In de wereld van olie- en gasboringen waar veel op het spel staat, is het moddersysteem de levensader van de operatie. Als de modder faalt, faalt de put. Problemen zoals het instorten van een boorgat, vastzittende leidingen of schade aan formaties kunnen miljoenen aan stilstand kosten.

Carboxymethylcellulose (CMC) en zijn hoogwaardige tegenhanger, polyanionische cellulose (PAC) , zijn de industriestandaarden voor het beheersen van deze risico's. Ze fungeren als de ‘nieren’ van het moddersysteem – ze reguleren het vochtverlies – en de ‘spier’ – die de boorresten naar de oppervlakte transporteren.

Een ondiepe put op het land heeft echter heel andere behoeften dan een diepe boorinstallatie op zee. Het kiezen van de verkeerde kwaliteit kan leiden tot thermische degradatie of zoutneerslag. In deze handleiding wordt beschreven hoe u de precieze CMC-specificaties voor uw booromgeving selecteert.

1. De cruciale rol van CMC in boormodder

CMC is niet alleen een verdikkingsmiddel; het is een multifunctioneel additief gedefinieerd door API-normen (American Petroleum Institute).

A. Controle van vloeistofverlies (reductie van filtratie)

• Het mechanisme: CMC vormt een dunne, taaie en slecht doorlaatbare filterkoek op de boorgatwand.

• Het voordeel: Dit voorkomt dat de vloeibare fase van de modder (filtraat) de formatie binnendringt, wat zwelling van de schalie en instabiliteit van de boorput zou kunnen veroorzaken.

B. Reologie en gatenreiniging

• Het mechanisme: CMC met hoge viscositeit (CMC-HV) zorgt voor pseudoplastische (afschuifverdunnende) viscositeit.

• Het voordeel:

  • Tijdens het boren: De modder wordt dunner om de pompdruk te verminderen en de penetratiesnelheid (ROP) te maximaliseren.

  • Terwijl u gestopt bent: De modder wordt dikker om het maaisel op te hangen, waardoor het niet kan bezinken en een 'vastzittende pijp' kan ontstaan.

C. Remming van schaliegas

• Het voordeel: CMC bedekt reactieve kleideeltjes (schalie) en kapselt ze in om hydratatie en verspreiding te voorkomen. Dit is essentieel voor het boren door gevoelige kleiformaties.

(Bekijk onze API-standaardkwaliteiten in onze Carboxymethylcellulose (CMC) productlijst .)

2. Belangrijke selectiefactoren: de modder bij de put passen

Bij de aanschaf van CMC moeten ingenieurs de omstandigheden in het boorgat analyseren.

Factor 1: HV versus LV (viscositeitsvereisten)

• CMC-HV (Hoge Viscositeit): Gebruikt wanneer u de viscositeit moet opbouwen voor het reinigen van gaten en het vloeistofverlies wilt verminderen. Ideaal voor modder met een laag vastestofgehalte.

• CMC-LV (Lage Viscositeit): Gebruikt wanneer u het vloeistofverlies strikt wilt verminderen zonder de viscositeit van de modder aanzienlijk te verhogen. Dit is cruciaal in modders met een hoge dichtheid waar de viscositeit al hoog is vanwege vaste stoffen.

Factor 2: Zoutbestendigheid (onshore versus offshore)

• Zoetwatermodder: Standaard CMC werkt efficiënt en is kosteneffectief.

• Zoutwater/pekelmodder: Standaard CMC stort in bij een hoog zoutgehalte.

  • De oplossing: gebruik PAC (polyanionische cellulose) of CMC met hoge DS . Deze hebben een hogere substitutiegraad, waardoor ze resistent zijn tegen elektrolyten (zoutionen). Ze behouden hun reologie zelfs in verzadigde pekel.

Factor 3: Thermische stabiliteit

• De uitdaging: Naarmate de putten dieper gaan, stijgt de temperatuur. Standaard CMC begint rond 120°C (248°F) af te breken, waardoor de viscositeit verloren gaat.

• De oplossing: Voor hogedruk-hogetemperatuurputten (HPHT) zijn gespecialiseerde thermisch stabiele kwaliteiten of synthetische polymeermengsels vereist. Voor de meeste standaardputten is een CMC met hoge zuiverheid echter voldoende.

3. Casestudies: prestaties in het veld

Casestudy 1: De offshore-zoutkoepel

• Uitdaging: Een operator die offshore aan het boren was, stuitte op een enorme zoutkoepel. De standaard CMC die in de zoetwatersectie werd gebruikt, vlokte onmiddellijk uit toen hij op het zout terechtkwam, waardoor een piek in het vloeistofverlies ontstond.

• Oplossing: De modderingenieur schakelde over op Unionchem PAC-LV (Polyanionische Cellulose - Lage Viscositeit).

• Resultaat: De PAC handhaafde de vloeistofverliescontrole onder de 10 ml (API-test) ondanks de verzadigde pekelomgeving, waardoor schalie-instabiliteit werd voorkomen zonder de reologie te versterken.

Casestudy 2: Kostenoptimalisatie voor landplatforms

• Uitdaging: Een landplatform dat putten in ondiep water boort, is nodig om de modderkosten terug te dringen. Premium PAC was overdreven voor de goedaardige omstandigheden.

• Oplossing: Overgestapt naar CMC-HV van technische kwaliteit.

• Resultaat: Het product zorgde voor een adequate reiniging van de gaten en vorming van filterkoek tegen 60% van de kosten van het vorige additief, wat perfect paste bij de economische vereisten van het project.

Conclusie: Precisie in de modderpoel

In de olievelden bestaat er geen 'one-size-fits-all' additief. De keuze tussen Standaard CMC, CMC-LV of Premium PAC hangt volledig af van uw geologie, waterbron en budget. Het maken van de juiste keuze zorgt voor een stabiel peilgat, efficiënt boortransport en uiteindelijk een succesvolle putafwerking.

Bij Unionchem leveren we een volledig assortiment cellulose-ethers van olieveldkwaliteit, die voldoen aan de API 13A-specificaties of deze zelfs overtreffen.

Beveilig uw boorwerk operaties. Beoordeel onze Olie & Gas CMC Specificaties of vraag een offerte aan voor bulklevering.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Vraag 1: Wat is het verschil tussen CMC en PAC bij boren?

A: PAC (polyanionische cellulose) is in wezen een zeer zuivere, hoge substitutieversie van CMC. PAC biedt superieure prestaties in zoutwater-/pekelomgevingen en betere thermische stabiliteit. CMC is kosteneffectiever voor zoetwatertoepassingen.

V2: Wat betekent 'API 13A' voor CMC?

A: API 13A is de internationale standaard die is opgesteld door het American Petroleum Institute voor materialen voor boorvloeistoffen. Het dicteert de minimale prestatie-eisen voor vloeistofverlies en viscositeit. Unionchem-producten zijn ontworpen om aan deze strenge normen te voldoen.

Vraag 3: Wanneer moet ik CMC-LV gebruiken in plaats van CMC-HV?

A: Gebruik CMC-LV (Lage Viscositeit) als uw modder al dik genoeg is (door klei of verzwaringsmiddelen) maar u nog steeds een hoog vochtverlies heeft. Het vermindert de filtratie zonder dat de modder niet meer kan worden gepompt. Gebruik CMC-HV wanneer u de viscositeit moet verhogen om stekken te vervoeren.

Vraag 4: Is CMC veilig voor het milieu voor lozingen op zee?

A: Ja, CMC is een niet-giftig, biologisch afbreekbaar polymeer afgeleid van natuurlijke cellulose. Het wordt in veel rechtsgebieden over het algemeen geclassificeerd als PLONOR (Pose Little or No Risk), waardoor het veiliger is dan synthetische polymeren voor lozingen in het milieu.